Доказ авторитету (PoA) - це механізм консенсусу з дозволом, який використовує ідентичність як ставку для забезпечення швидких транзакцій та додавання блоків через мережу авторизованих, доброчесних валідаторів.

Proof of Authority (PoA) – це алгоритм консенсусу, який представляє прагматичну та ефективну працездатну альтернативу для блокчейн-мереж, особливо приватних блокчейнів. PoA використовує реальні ідентифікаційні дані для забезпечення перевірки в блокчейні. Механізм PoA заснований на невеликій кількості валідаторів блоків, що дозволяє йому бути масштабованою системою.

Ідентичність та репутація оцінюються в механізмі консенсусу PoA, а не у стейкових криптографічних активах у PoS або споживанні енергії та великій обчислювальній потужності у PoW. Механізми консенсусу PoS та PoW використовують стейкінг та майнінг відповідно, щоб підтверджувати транзакції та додавати блоки до блокчейну. PoA ефективний у мережах, де учасники довіряють один одному та знають один одного.

Далі, Гевін Вуд, співзасновник другого за розміром блокчейну у світі, Ethereum, запропонував Proof of Authority у 2015 році, і з тих пір він став важливим механізмом консенсусу. Пропозицію мотивували два фактори: зростаюча потреба відходити від енергоємного Proof of Work (PoW) та потреба вирішення конкретних проблем з Proof of Stake (PoS). Таким чином, у цій статті обговорюється PoA, його принципи роботи, як він удосконалює Proof of Work та Proof of Stake, а також його переваги й обмеження.

Блокчейни, які використовують доказ авторства

PoA добре підходить для мереж з високим рівнем довіри серед учасників, таких як блокчейн-консорціуми та приватні мережі. Приклади включають:

• Hyperledger Besu, реалізація Ethereum, надає два варіанти PoA, Clique та IBFT 2.0.
• PoA також використовується трьома тестовими мережами Ethereum: Kovan, Goerli та Rinkeby.
• PoA - чудовий вибір для бічного ланцюжка, який є типом блокчейну, що працює паралельно і пов'язаний з батьківським блокчейном через двосторонній міст. Хорошим прикладом є мережа PoA, публічний бічний ланцюжок Ethereum, який ґрунтується на попередньо вибраних перевіряючих, чиї ідентифікації можна перевірити та зробити публічними. Також є VeChainThor, який, можливо, є найвідомішим прикладом публічної мережі, яка використовує консенсус PoA.

Різниця між дозволеними та бездозволеними блокчейнами

Блокчейни без дозволу - розподілені мережі, відкриті для громадськості, і будь-хто, хто має необхідне обладнання, може брати участь. Цей тип блокчейну часто використовується для криптовалют, таких як Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Avalanche тощо, оскільки вони використовують механізм стимулювання, що заохочує користувачів працювати в мережі.

Дозвільні блокчейни, з іншого боку, є централізованими та приватними - всі вузли повинні бути попередньо автентифіковані, і доступ до мережі надається лише за дозволом. Приклади цього типу блокчейну - Hyperledger, Corda та Ripple.

Публічні, бездозвільні блокчейни ґрунтуються на механізмах консенсусу, таких як Доказ роботи та Доказ власності, в той час як блокчейни з обмеженим доступом потребують використання альтернативних алгоритмів консенсусу, таких як Доказ авторитетності.

Як працює механізм консенсусу Proof of Authority

Доказ про авторитет використовує передзатверджених валідаторів, які ризикують своїми реальними ідентифікаційними даними та репутацією, щоб забезпечити прозорість, процедуру, яка включає вибір таких довірених валідаторів випадковим чином. Валідатори є членськими вузлами з правом на підтвердження транзакцій та додавання блоків до блокчейну, слідуючи процесу, показаному на малюнку нижче:

Джерело: VeriDoc Global

Валідатори організовують транзакції в блоки за допомогою програмного забезпечення. Оскільки процес автоматизований, валідаторам не потрібно постійно контролювати свої пристрої. Це означає, що валідаторам завжди потрібно тримати свої пристрої (адміністративні сайти) в гарному робочому стані.

У механізмі PoA кожен валідатор має свою власну відмінну ідентичність і також може запускати резервні вузли для кожної ідентичності, щоб гарантувати, що співпраця у досягненні консенсусу підтримується навіть у випадку відмови одного вузла.

Механізм консенсусу PoA працює, дотримуючись наведених нижче кроків:

• Транзакції ініціюються користувачами та смарт-контрактами, і вони постійно надсилаються в мережу.
• Запити на транзакції постійно надходять до мережі взаємодії одобрених валідаторів для прийняття у наступному блоку.
• Алгоритм визначає один вузол валідатора як основний.
• Первинний валідатор вузол збирає транзакції в блок, підтверджує їх валідність та підписує його.
• Інші схвалені перевіряючі в мережі підтверджують дійсність блоку основного вузла.
• Після досягнення консенсусу до блокчейну додається новий блок.

Примітка: Якщо основний вузол не вдається створити новий блок під час раунду, інші чесні вузли позначать його як «неактивний». Неактивний вузол буде вважатися «активним», якщо він створить новий блок. Крім того, якщо перевіряючий вузол обробляє зловмисну або шахрайську транзакцію, його можуть заблокувати або видалити зі списку перевіряючих вузлів, що призводить до шкоди для репутації валідатора, який його запускає. Крім того, валідатори повинні відповідати набору стандартів, щоб бути доречними.

Умови та умови PoA

Для того, щоб алгоритм PoA працював, необхідно виконати наступні основні вимоги, навіть якщо параметри можуть змінюватися в залежності від середовища:

• Підтвердження особистості: Реальні ідентифікації валідаторів повинні бути підтверджені.
• Строгі критерії відбору: Щоб стати валідатором, кандидат повинен відповідати строгим критеріям відбору, таким як високі моральні стандарти, відсутність кримінальних записів, надійність та зобов'язання перед мережею.
• Універсальний процес вибору: Процес вибору валідаторів повинен бути однаковим для всіх учасників, які є потенційними валідаторами.

PoA проти PoW

Доказ роботи (PoW) - це вид криптографічного доказу, в якому один вузол (званий доводчиком) повинен продемонструвати іншим вузлам (перевіряючим), що вони витратили певну кількість обчислювальної потужності на вирішення хеш-блоку. PoW ґрунтується на великих мережах комп'ютерів, які керуються криптовалютними майнерами, які відповідають за перевірку та відстеження транзакцій, а також видобуття нової валюти.

Головні недоліки PoW - це велике споживання енергії та обмежена масштабованість. Воно також залежить від спеціалізованого обладнання та апаратного забезпечення, обмежуючи участь. Ці недоліки є перевагами PoA над PoW.

PoA проти PoS

Алгоритм консенсусу Proof of Stake (PoS) працює за допомогою валідаторів, які ставлять свої монети, щоб мати можливість додати блок до ланцюжка та підтверджувати транзакцію. Валідатори вибираються випадковим чином на основі кількості стейкнутих активів, а не конкурують за додавання блоку транзакцій до блокчейну, як це роблять майнери у PoW. PoS був відзначений як бажаний альтернатива PoW. Він пропонує фінансові стимули учасникам без енергозатратних обчислювальних операцій потужних комп'ютерів. Крім того, він дозволяє шарінг, що робить мережу блокчейну досить масштабованою.

Незважаючи на всі ці переваги, існує значний недолік, який часто ігнорується. Вважається, що чим більше ставка у людини, тим більше вона прагне забезпечити успіх мережі. Проте це припущення не враховує того факту, що, хоча однакові ставки можуть бути рівноцінними з точки зору грошей, вони можуть не бути однаково цінними для їх власників. Наприклад, незалежно від реальної суми ставки, користувач, який має 10% всіх своїх майнових цінностей вкладеними у мережу, ймовірно, буде набагато більш зобов'язаний до успіху цієї мережі, ніж користувач, у якого 1% його утримання вкладено.

Ось де PoA зробив покращення. Алгоритм PoA базується на концепції того, що учасники ризикують своїми ідентичностями, а не жетонами. Це означає, що валідатори - відомі суб'єкти, які ризикують своєю репутацією, щоб підтверджувати блоки. Ця модифікація моделі PoS усуває потребу розглядати можливі грошові розбіжності між валідаторами і переконується, що всі валідатори однаково мотивовані працювати на користь своєї мережі.

Як PoA Зміцнюється проти загальних атак в криптопросторі

• Атака 51%:Атака з 51% у консенсусі PoA потребує, щоб атакуючий отримав контроль над 51% вузлів мережі. Це відрізняється від атаки з 51% у механізмі консенсусу PoW, в якому атакуючий повинен отримати 51% обчислювальної потужності мережі. Контроль над вузлами в дозволеній блокчейн-мережі, такій як PoA, набагато складніше, ніж отримання обчислювальної потужності. Атакуючий повинен захопити понад 51% авторизованих суб'єктів, що є набагато складнішим завданням, особливо коли вони не знаходяться в прямому зв'язку.
• Розподілений заперечення обслуговування (DDoS):Розподілений атака заперечення обслуги (DDoS) намагається вимкнути онлайн-сервіс, затопивши його трафіком з різних джерел. Атакуючий обстрілює цільовий мережевий вузол великою кількістю транзакцій у спробі перешкодити йому та зробити його недоступним. У консенсусі PoA мережеві вузли передаються попередньо аутентифіковані, і лише вузли з необхідними заходами безпеки для витримки атаки DDoS можуть бути наділені повноваженням генерувати блоки.

Переваги доказу авторитету (PoA)

Переваги PoA включають в себе:

• Висока швидкість транзакцій
• Час та енергоефективність
• Високомасштабовані
• Чудовий вибір приватного або дозволеного блокчейну
• Не потрібні великі обчислювальні ресурси
• Захист від атак 51%
• Для досягнення консенсусу між вузлами не потрібно комунікації
• Більша пропускна здатність

Обмеження Proof of Authority (PoA)

PoA не є ідеальним алгоритмом і також має свої обмеження, так само як PoS та PoW.

• Оскільки валідатори передбачені на передній план, механізм PoA вважається централізованим. Ця модель алгоритму консенсусу була розроблена переважно для покращення ефективності централізованих систем.
• Валідатори видимі для всіх, що може дозволити третій стороні зманіпулювати ними.
• Це більш відповідне для приватного блокчейну, ніж для публічного блокчейну.
• Учасники стають менш залученими до процесу через автоматичне видалення неактивних або незаангажованих валідаторів механізмом.
• Це складно стати валідатором на мережі з обмеженим доступом.

Застосування механізму узгодження PoA

Дедалі більше компаній усвідомлюють переваги, які пропонує технологія блокчейну у процесі розширення. В результаті привілейовані блокчейни, такі як PoA, стають все більш популярними, особливо в галузях, де визначення ідентичності, конфіденційність, безпека та швидка обробка транзакцій є важливими вимогами.

Алгоритм консенсусу PoA може бути використаний для досягнення високої пропускної здатності в широкому спектрі галузей та сфер, до яких відносяться наступні:

• Управління:PoA може бути реалізована в децентралізованих організаціях для сприяння прийняттю рішень та голосуванню, що дозволяє забезпечити безпеку та прозорість управління.
• Управління ланцюгом постачання:PoA може бути використаний для відстеження або моніторингу руху товарів та постачання через ланцюг постачання, що призводить до недоступного для втручання запису про походження, якість та місцезнаходження продуктів.
• Страхування:PoA може бути використана в страховій галузі для автоматизації та оптимізації процесу розгляду заявок, що дозволяє здійснювати швидші та більш точні виплати.
• Перевірка особи:PoA може бути використаний для аутентифікації та підтвердження ідентичності, наприклад, у випадку цифрових сертифікатів або ідентифікаційних документів, які видані урядом.

Висновок

Немає ідеального механізму консенсусу, у всіх є свої переваги та недоліки. Проте, у випадку PoA, його основний недолік - відсутність децентралізації, що робить його кращим варіантом для централізованого рішення. Ефективність та властивості споживання енергії PoA також роблять його хорошим вибором, але ймовірно, що більш надійні та децентралізовані механізми консенсусу, такі як PoW та PoS, залишатимуться складними для заміни у довгостроковій перспективі.